DE4008741C2 - Zusammengesetzte keramische Panzerung und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine zusammengesetzte keramische Panzerung mit einer Vielzahl von plattenförmigen keramischen Fliesen, die allseitig von Stoff umhüllt sind, welcher voll­ ständig mit aushärtendem Kunstharz getränkt ist.

Eine zusammengesetzte keramische Panzerung der genannten Art ist beispielsweise aus der FR 2 602 038 bekannt, in welcher keramische Platten durch ein Überkreuzspannen von Stoff­ streifen, welche mit aushärtendem Kunstharz imprägniert sind, auf einem Trägermaterial voneinander getrennt aufge­ bracht werden. Das Spannen der Stoffstreifen erfolgt dabei in der Weise, daß zwei zueinander senkrechte Stoffstreifen meandrierend jeweils eine Keramikplatten"reihe" bzw. Kera­ mikplatten"spalte" umwickeln.

Ferner ist aus der DE 36 14 068 A1 ein ballistischer Schutz mit einer Durchschußsicherung aus durchschußsicherem Gewebe bekannt, bei welchem auf die äußere Oberfläche der Durch­ schußsicherung eine Deckschicht direkt und unlösbar in Form einer Umwickelung aufgetragen wird.

Ferner ist eine zusammengesetzte keramische Panzerung beste­ hend aus plattenförmigen Keramikfliesen aus der US 3,444,033 bekannt. Die darin beschriebene keramische Panzerung ist in ihrer Herstellung sehr teuer, da es mit Schwierigkeiten verbunden ist, die keramischen Fliesen in die Matrix mit einem gewissen Abstand voneinander einzubetten, um bei einem Geschoßaufschlag auf die Panzerung eine Stoß-Fortpflanzung von einer Fliese zur nächsten zu vermeiden.

Des weiteren ist eine zusammengesetzte keramische Panzerung aus der US 3,859,892 bekannt, in welcher ein Schutz freilie­ gender Keramikplattenkanten durch Umwickelung mit Glasfaser­ gewebe gezeigt wird.

Ferner wird in der US 3,563,836 eine zusammengesetzte Panze­ rung offenbart, die aus einer Vielzahl von kleinen metalli­ schen Plättchen besteht, welche in eine aus einem Elastomer bestehende Matrix eingebettet sind.

Letztendlich offenbart die FR 1 578 342 eine Panzerungsvor­ richtung, bei welcher zwischen zwei Platten ein aus Metall­ drähten bestehendes Polster angeordnet ist, wobei jedes der zusammen das Polster bildenden Kissen aus in Längsrichtung zusammengerollten gestreckten Bändern besteht und die Kissen mit ihrer Wickelachse senkrecht zu den Platten angeordnet und miteinander zur Bildung des Polsters verbunden sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte zusammengesetzte keramische Panzerung und ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, um einen relativ leichtgewichtigen Schutz zu ermöglichen, der kosten­ günstig herzustellen ist und aus dem größere Oberflächen hergestellt werden können, die auch leicht zu reparieren sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die umhüllten Fliesen zusammen mit dem aushärtendem Kunstharz eine selbsttragende Matrix bilden und daß der Stoff aus zwei Streifen besteht, die in zueinander senkrechten Richtungen in mehreren Lagen um jede einzelne Fliese gewickelt sind, wobei die gewickelten Stoffstreifen die Fliesen voneinander und von den Oberflächen der Kunstharzmatrix trennen.

Typischerweise sind die Fliesen rechteckig, bevorzugt qua­ dratisch.

In einer bevorzugten Ausführung ist der Stoff gewebt und besteht aus Glas- oder Polyamid-Kunststoffasern.

Das Verfahren zur Herstellung zusammengesetzter keramischer Panzerungen gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt das allseitige Umwickeln der plattenförmigen keramischen Fliesen mit Stoff, das Einbringen der umwickelten Fliesen in eine hohle Form, wobei der Stoff die Fliesen untereinander und von der Wandung der Form trennt, und das Einleiten eines Kunstharzes in die hohle Form, um den Stoff zu durchdringen und eine Matrix zu bilden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im fol­ genden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht einer zusammengesetzten kerami­ schen Panzerung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die zusammengesetzte kera­ mische Panzerung längs der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer keramischen Fliese, die verdeutlicht, auf welche Art ein er­ ster Gewebestreifen um die rechteckige, vorzugs­ weise quadratische Fliese gewickelt wird,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht, die verdeutlicht, auf welche Art ein zweiter Gewebestreifen senk­ recht zum ersten Gewebestreifen um die Fliese ge­ wickelt wird,

Fig. 5 eine teilweise aufgebrochene perspektivische Dar­ stellung der Fliese, nachdem sie komplett vom er­ sten und zweiten Gewebestreifen senkrecht zuein­ ander bewickelt wurden, und

Fig. 6 einen partiellen Schnitt durch eine Form und die keramische Panzerung, die in der Form hergestellt wird.

Wie aus Fig. 1 und Fig. 2 hervorgeht, besteht die zusammen­ gesetzte keramische Panzerung 10 aus mehreren plattenförmi­ gen Keramikfliesen 12, von denen jede einzelne entgegenge­ setzte Oberflächen 14 und mehrere Seitenflächen 16 aufweist. Wie am besten in Fig. 2 zu sehen, ist jede Fliese 12 um ihre Oberflächen 14 und Seiten 16 mit Stoff 18 umwickelt. Eine Kunstharzmatrix 20 durchdringt den Stoff 18 und schließt somit die Fliesen 12 ein, wie nachfolgend genauer beschrie­ ben. Diese Kunstharzmatrix weist entgegengesetzte Stirnflä­ chen 22 und mehrere Seitenflächen 24 auf. Der gewickelte Stoff 18 trennt die Fliesen 12 voneinander und von den Ober­ flächen 22 und Seitenflächen 24 der Kunstharzmatrix 20.

Die keramischen Fliesen 12 der in Fig. 1 und Fig. 2 gezeig­ ten zusammengesetzten keramischen Panzerung 10 sind vonein­ ander genügend weit getrennt, so daß sich ein von einem aufschlagenden Projektil herrührender Stoß nicht von einer Fliese zur nächsten fortpflanzt, jedoch nahe genug beiein­ ander, so daß das abzuwehrende Projektil nicht zwischen die Fliesen eindringen kann.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind die keramischen Fliesen 12 rechteckig, vorzugsweise quadratisch, so daß die Herstel­ lung einer quadratischen zusammengesetzten Panzerung zur Einfügung in größere Platten ermöglicht wird. Abhängig von der benötigten Plattengestalt können auch längliche recht­ eckige Fliesen zur Verarbeitung in größeren Platten verwen­ det werden. Solche größeren Platten ermöglichen eine leichte Reparatur größerer Oberflächen durch Auswechseln einer Plat­ te mit einer oder mehreren durch auftreffende Projektile zerbrochenen Fliesen.

Wie in Fig. 3, 4 und 5 gezeigt ist, besteht der Stoff 18 vorzugsweise aus zwei Gewebestreifen 26 und 28, die senk­ recht zueinander um jede einzelne Fliese gewickelt sind.

Der erste Streifen 26 wird wie in Fig. 3 gezeigt, in einer ersten Richtung um die Fliese 12 gewickelt und, wie in Fig. 4 gezeigt, mehrmals gewickelt, um den gewünschten Ab­ stand zu erhalten, der in der gezeigten Ausführungsform mit drei Windungen erreicht wird.

Der zweite Gewebestreifen 28 wird, wie in Fig. 4 und 5 ge­ zeigt, senkrecht zum ersten Gewebestreifen 26 über diesen gewickelt. Dieser zweite Gewebestreifen 28 wird ebenfalls mehrfach gewickelt, um den gewünschten Abstand zu erreichen, der in der gezeigten Ausführungsform mit drei Windungen erreicht wird. Beide Stoffstreifen 26 und 28 haben eine Breite, die der Länge der Seitenflächen 16 der Fliese 12 entspricht, so daß die umwickelte Fliese vollständig bedeckt ist, ohne daß unnötiger Stoff benutzt wird. Auf diese Art können auch längliche rechteckige Formen mit Stoffstreifen unterschiedlicher Breiten entsprechend den Seitenlängen der länglichen rechteckigen Fliesen umwickelt werden.

Wie in Fig. 3, 4 und 5 gezeigt ist, ist der Stoff vorzugs­ weise gewebt und besteht aus zueinander senkrechten Faser­ bündeln (rovings) 30 und 32, die aus verschiedenen Materia­ lien hergestellt sein können, vorzugsweise jedoch aus Glas­ fasern, welche kostengünstig sind und dennoch die Eigen­ schaft besitzen, von den meisten für die Matrix 20 verwende­ ten Kunstharzen nicht aufgelöst zu werden. Kunststoffasern können ebenfalls verwendet werden, vorzugsweise Fasern aus Polyamidkunststoffen, wie zum Beispiel Kevlar-Fasern.

Vorzugsweise wird für die Matrix 20 ein wärmebeständiges Kunstharz, wie zum Beispiel Polyester- oder Epoxydharz, verwendet, so daß die Panzerplatte auch unter Erhitzung ihre strukturelle Unversehrtheit bewahrt. Obwohl nur eine Schicht von gewebeumwickelten Keramikfliesen 12 gezeigt ist, ist es ebenso möglich, zwei oder mehrere Lagen von Fliesen zu ver­ wenden, wobei die Abstände zwischen den Platten entweder in einer Linie liegen oder zueinander versetzt sind.

Das Verfahren zur Herstellung der in Fig. 1 und 2 gezeigten zusammengesetzten keramischen Panzerung 10 beginnt mit dem Umwickeln der plattenförmigen keramischen Fliesen 12 mit dem Stoff 18, der sich über alle Oberflächen 14 und Seitenflä­ chen 16 der Fliese erstreckt. Diese so umwickelten Fliesen werden dann, wie in Fig. 6 gezeigt, in eine hohle Kammer 34 einer Form 36 plaziert, wobei der gewickelte Stoff 18 die Fliesen voneinander und von der Formwandung 38, die die Kammer 34 umgibt, trennt. Daraufhin wird ein flüssiges Kunstharz durch einen Einlaß 40 in die Kammer 34 eingelei­ tet, welches vor dem Aushärten den Stoff 18 durchdringt und somit die Matrix 20 bildet, die die Fliesen 12 umgibt und gegenüberliegende Oberflächen 22 und Seitenflächen 24 auf­ weist, von denen die Fliesen durch das Gewebe getrennt sind. Ein Überlaufkanal 42 ermöglicht den Austritt von überschüs­ sigem Kunstharz aus der Kammer 34.

Die Form 36 weist eine untere Platte 44, Seitenplatten 46 und eine obere Platte 48 auf. Die untere Platte 44 hat Aus­ nehmungen 50, die die unteren Enden der Seitenplatten 46 aufnehmen. Diese Ausnehmungen wiederum haben Dichtungsnuten zur Aufnahme von Dichtungen 52, welche vorzugsweise als doppelseitiges Schaumband zur Positionssicherung der Seiten­ platten in den Ausnehmungen 50 ausgebildet sind. Die obere Platte 48 ist abnehmbar, um das Einlegen der gewickelten keramischen Fliesen in die hohle Form und die Entnahme der gegossenen zusammengesetzten keramischen Panzerung 10 zu ermöglichen. Eine geeignete, schematisch dargestellte Klam­ mer 54 wird zum Festhalten der Deckplatte 48 in ihrer Posi­ tion benutzt, wobei entlang dem oberen Ende der Seitenplat­ ten 46 in darin befindlichen Nuten und in einer Nut in der Deckplatte eine periphere Abdichtung liegt, um eine dichte Verbindung zu gewährleisten.

Die Fliesen können sowohl manuell als auch automatisch von einer Maschine mit Stoff umwickelt werden.

Claims (5)

1. Zusammengesetzte keramische Panzerung mit einer Viel­ zahl von plattenförmigen keramischen Fliesen, die all­ seitig von Stoff umhüllt sind, welcher vollständig mit aushärtendem Kunstharz getränkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die umhüllten Fliesen (12) zusammen mit dem aushärtendem Kunstharz eine selbsttragende Matrix (20) bilden und daß der Stoff (18) aus zwei Streifen (26, 28) besteht, die in zueinander senkrechten Richtungen in mehreren Lagen um jede einzelne Fliese (12) gewickelt sind, wobei die gewickelten Stoffstreifen (26, 28) die Flie­ sen (12) voneinander und von den Oberflächen (22, 24) der Kunstharzmatrix (20) trennen.

2. Zusammengesetzte keramische Panzerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliesen (12) rechteckig, bevorzugt quadratisch sind.

3. Zusammengesetzte keramische Panzerung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Stoff (18) gewebt ist.

4. Zusammengesetzte keramische Panzerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe aus Glas- oder Polyamid-Kunststoffasern besteht.

5. Verfahren zur Herstellung einer zusammengesetzten kera­ mischen Panzerung (10) nach einem der Ansprüche 1-4, nach dem

• a) plattenförmige keramische Fliesen (12) allseitig mit Stoff (18) umwickelt werden,
• b) die umwickelten Fliesen (12) in eine hohle Form (36) gelegt werden, wobei der Stoff (18) die Flie­ sen (12) untereinander und von der Wandung (38) der Form (36) trennt und
• c) ein Kunstharz in die hohle Form (36) eingeleitet wird, um den Stoff (18) zu durchdringen und eine Matrix (20) zu bilden.